CN113497362B - 天线组件和终端 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种天线组件和终端，涉及天线技术领域，可以改善具有介质层的波束扫描天线阵列的辐射性能。该天线组件包括：介质板；与介质板层叠设置的波束扫描天线阵列，波束扫描天线阵列包括多个天线单元；贴附于介质板表面或设置于所述介质板内部的导体层，导体层包括天线镂空区域和围绕天线镂空区域的周边区域，周边区域由频率选择表面形成；导体层还包括被天线镂空区域围绕的隔离单元，隔离单元用于提高多个天线单元之间的隔离度；在垂直于介质板所在平面的方向上，多个天线单元在导体层上的正投影位于天线镂空区域内。

Description

天线组件和终端
技术领域
本申请涉及天线技术领域，特别涉及一种天线组件和终端。
背景技术
随着移动通信业务需求的增长，使得频谱资源日益趋紧，而现阶段的商用通信技术(2G、3G和4G)几乎是围绕低频波段开展，难以满足需求。5G技术的出现使电磁波的工作频率转向频谱资源更加丰富的毫米波领域。毫米波技术是5G移动通信的关键技术之一。但是受到大气中气体分子、水凝物和悬浮尘埃等的吸收和散射作用，随着传播路径的增大，毫米波频段电磁波在空间传播衰减严重，以前的全向波束覆盖天线已不适用。波束扫描天线能够跟踪通信方向，将能量定向发射，从而弥补了毫米波空气传播的衰减。所以，为了满足高速率、低延时、低误码率等要求，需要终端天线具有宽频带、高增益、宽波束覆盖范围。
目前的手机等终端均具有一定物理强度的外壳，例如玻璃后壳，然而这种壳体通常具有较高的介电常数，这对于工作于毫米波段的电磁波会产生较强的反射和阻挡作用，导致天线辐射性能的恶化。
发明内容
本申请技术方案提供了一种天线组件和终端，可以改善具有介质层的波束扫描天线阵列的辐射性能。
第一方面，本申请技术方案提供了一种天线组件，包括：介质板；与介质板层叠设置的波束扫描天线阵列，波束扫描天线阵列包括多个天线单元；贴附于介质板表面或设置于所述介质板内部的导体层，导体层包括天线镂空区域和围绕天线镂空区域的周边区域，周边区域由频率选择表面形成；导体层还包括被天线镂空区域围绕的隔离单元，隔离单元用于提高多个天线单元之间的隔离度；在垂直于介质板所在平面的方向上，多个天线单元在导体层上的正投影位于天线镂空区域内。
可选地，频率选择表面包括周期性排布的多个频率选择表面单元；隔离单元的结构与每个频率选择表面单元的结构相同。
可选地，每个频率选择表面单元的结构为具有圆形镂空的正方形金属片，在频率选择表面中，任意相邻的两个正方形金属片之间无缝隙。
可选地，天线镂空区域的外边缘为正方形。
可选地，隔离单元对应的正方形金属片边缘延伸方向和频率选择表面对应的正方形金属片的边缘延伸方向之间的夹角为45°。
可选地，波束扫描天线阵列为2×2的天线单元阵列，在垂直于介质板所在平面的方向上，隔离单元的正投影位于四个天线单元的正投影之间。
可选地，频率选择表面包括周期性排布的多个频率选择表面单元，且多个频率选择表面单元围绕天线镂空区域排布为四圈或四圈以上的结构。
可选地，导体层贴附于介质板靠近波束扫描天线阵列一侧的表面。
可选地，每个天线单元为毫米波双极化微带天线单元。
可选地，每个天线单元在逐渐远离介质板的方向上依次包括：辐射贴片、寄生贴片、馈电网络和底层地板。
第二方面，本申请技术方案提供了一种终端，包括上述的天线组件。
可选地，天线组件的介质板为终端外壳的一部分。
本申请实施例中的天线组件和终端，在天线组件中介质板的表面贴附FSS后，由于FSS所具有的结构特点，可以提高电磁波在介质板上的透射率，同时，FSS围绕且位于波束扫描天线阵列上方，可以改善波束扫描天线阵列的波束扫描性能以及辐射性能，并且，通过隔离单元可以减少相邻天线单元之间的互耦，从而改善了不同天线单元之间的隔离度，进一步提高了波束扫描天线阵列的边射增益。
附图说明
图1为本申请实施例中一种天线组件的俯视图；
图2为图1中AA’向的一种剖面结构示意图；
图3为图1中波束扫描天线阵列的一种排布示意图；
图4为图1中导体层的一种区域划分示意图；
图5为图1中一个频率选择表面单元和对应的导体层的结构示意图；
图6为本申请实施例中未贴附导体层的介质板的电磁波透射率仿真图；
图7为本申请实施例中贴附有导体层的介质板的电磁波透射率仿真图；
图8为本申请实施例中天线组件双正交端口的反射系数仿真图；
图9为本申请实施例和对比例的天线组件边射增益仿真图；
图10为本申请实施例和对比例的天线组件中波束扫描天线阵列扫描至0°时的方向图；
图11为本申请实施例和对比例的天线组件中波束扫描天线阵列扫描至45°时的方向图。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。
如图1至图5所示，图1为本申请实施例中一种天线组件的俯视图，图2为图1中AA’向的一种剖面结构示意图，图3为图1中波束扫描天线阵列的一种排布示意图，图4为图1中导体层的一种区域划分示意图，本申请实施例提供了一种天线组件，包括：介质板1，图1为在垂直于介质板1所在平面方向视角下天线组件的俯视图；与介质板1层叠设置的波束扫描天线阵列2，波束扫描天线阵列2包括多个天线单元20；贴附于介质板1表面或设置于介质板1内部的导体层3，需要说明的是，本申请实施例以及附图仅以导体层3贴附于介质板1表面为例进行介绍，导体层3包括天线镂空区域31和围绕天线镂空区域31的周边区域32，图4中的横向线条填充的区域为天线镂空区域31，图4中纵向线条填充的区域为周边区域32，需要说明的是，图4仅用于示意各区域的关系，并未示意出具体结构，周边区域32由频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)形成；导体层3还包括被天线镂空区域31围绕的隔离单元33，隔离单元33用于提高多个天线单元20之间的隔离度；在垂直于介质板1所在平面的方向上，多个天线单元20在导体层3上的正投影位于天线镂空区域31内。
本申请实施例中的天线组件，在介质板的表面贴附FSS后，由于FSS所具有的结构特点，可以提高电磁波在介质板上的透射率，同时，FSS围绕且位于波束扫描天线阵列上方，可以改善波束扫描天线阵列的波束扫描性能以及辐射性能，并且，通过隔离单元可以减少相邻天线单元之间的互耦，从而改善了不同天线单元之间的隔离度，进一步提高了波束扫描天线阵列的边射增益。
可选地，如图1和图5所示，图5为图1中一个频率选择表面单元和对应的导体层的结构示意图，频率选择表面包括周期性排布的多个频率选择表面单元30；隔离单元33的结构与每个频率选择表面单元30的结构相同，可以进一步改善波束扫描天线阵列的性能。在其他可实现的实施方式中，隔离单元33可以为由导体层3形成的其他结构，只要能够提高多个天线单元20之间的隔离度即可。
可选地，如图1和图5所示，每个频率选择表面单元30的结构为具有圆形镂空的正方形金属片，在频率选择表面中，任意相邻的两个正方形金属片之间无缝隙。
可选地，如图1至图5所示，天线镂空区域31的外边缘为正方形，可以更好地匹配频率选择表面单元30的结构。
可选地，隔离单元33对应的正方形金属片边缘延伸方向和频率选择表面对应的正方形金属片的边缘延伸方向之间的夹角为45°。例如在图1所示的结构中，每个频率选择表面单元30对应的正方形边缘的延伸方向为横向和纵向，而隔离单元33对应的正方形金属片边缘的延伸方向为斜向45°。倾斜设置的隔离单元33可以使天线单元20同样倾斜45°设置，以便于在有限的天线镂空区域31空间内，设置天线单元20和隔离单元33，天线单元20倾斜45°设置是指天线单元20中辐射贴片的边缘延伸方向与隔离单元33对应的正方形金属片边缘延伸方向一致，也就是说，天线单元20中辐射贴片的边缘延伸方向与频率选择表面对应的正方形金属片的边缘延伸方向之间的夹角为45°。
可选地，波束扫描天线阵列2为2×2的天线单元阵列，在垂直于介质板1所在平面的方向上，隔离单元33的正投影位于四个天线单元20的正投影之间。在其他可实现的实施方式中，波束扫描天线阵列也可以由其他的数量的天线单元组成，相应的对于隔离单元的也不做限定，均可以根据需要设置。
可选地，频率选择表面包括周期性排布的多个频率选择表面单元30，且多个频率选择表面单元30围绕天线镂空区域31排布为四圈或四圈以上的结构。
可选地，导体层3贴附于介质板1靠近波束扫描天线阵列2一侧的表面。
可选地，每个天线单元20为毫米波双极化微带天线单元。
可选地，每个天线单元20在逐渐远离介质板1的方向上依次包括：辐射贴片21、寄生贴片22、馈电网络23和底层地板24。
具体地，天线单元20的各金属层之间设置有多层介质层25，馈电网络23可以包括上层地板231和L型探针232，上层地板231上设置有缝隙，通过L型探针232连接的带状线与上层地板231的缝隙对辐射贴片21进行馈电，寄生贴片22可以拓展天线的带宽，提高天线增益。寄生贴片22可以正方形，具有0.18λ0的边长尺寸，λ0为该天线单元20工作的中心频率下，电磁波在真空中的波长，辐射贴片21可以为正方形，具有0.22λ0的边长尺寸。介质板1的厚度可以为0.8mm，介质板1与介质层25之间的厚度可以为0.1mm，介质层25的厚度可以为1mm。通过上述结构，可以使波束扫描天线阵列2的工作频带为24.2-29.6GHz，能够覆盖n257、n258频段，所有端口的输入阻抗可以均为50欧姆。
以下通过一些仿真数据进一步说明本申请实施例。
如图6所示，图6为本申请实施例中未贴附导体层的介质板的电磁波透射率仿真图，其中，不同的曲线表示电磁波的不同入射角度，可以看出，由于介质板的介电常数较大，例如大于6.0，具有一定的厚度和强度，在24-30GHz的频段内，随着电磁波的入射角从0°变化至60°，电磁波的透射率迅速下降至25％以下。如图7所示，图7为本申请实施例中贴附有导体层的介质板的电磁波透射率仿真图，在贴附频率选择表面之后，在24-30GHz的频段内，在0°至60°的入射角范围内，电磁波的透射率均大于50％，可见，通过设置由导体层形成的频率选择表面，提升了介质板的电磁波透射率，即改善了波束扫描天线阵列的辐射性能。如图8所示，图8为本申请实施例中天线组件双正交端口的反射系数仿真图，其中，S11和S55分别表示天线组件的每个天线单元20的两个端口的反射系数，可以看到，在24.2-29.6GHz的频带内，反射系数均小于-10dB，性能良好。如图9所示，图9为本申请实施例和对比例的天线组件边射增益仿真图，其中，对比例的结构与本申请实施例的结构基本相同，区别仅在于去掉了天线组件中的导体层，可见，本申请实施例由于设置了导体层3，边射增益在工作频带内为8.1-10.1dBi，相比于对比例，增益提升约为2dBi。如图10所示，图10为本申请实施例和对比例的天线组件中波束扫描天线阵列扫描至0°时的方向图，横坐标表示扫描角度，其中，对比例的结构与本申请实施例的结构基本相同，区别仅在于去掉了天线组件中的导体层，可见，本申请实施例由于设置了导体层3，边射方向的增益明显提高。如图11所示，图11为本申请实施例和对比例的天线组件中波束扫描天线阵列扫描至45°时的方向图，横坐标表示扫描角度，其中，对比例的结构与本申请实施例的结构基本相同，区别仅在于去掉了天线组件中的导体层，可见，本申请实施例由于设置了导体层3，不同扫描角度下边射方向的增益明显提高。
本申请实施例还提供一种终端，包括上述实施例中的天线组件。终端具体可以为手机等可以实现移动通信功能的电子设备。天线组件的具体结构和原理与上述实施例相同，在此不再赘述。
本申请实施例中的终端，在天线组件中介质板的表面贴附FSS后，由于FSS所具有的结构特点，可以提高电磁波在介质板上的透射率，同时，FSS围绕且位于波束扫描天线阵列上方，可以改善波束扫描天线阵列的波束扫描性能以及辐射性能，并且，通过隔离单元可以减少相邻天线单元之间的互耦，从而改善了不同天线单元之间的隔离度，进一步提高了波束扫描天线阵列的边射增益。
可选地，天线组件的介质板为终端外壳的一部分。终端外壳对终端整体起到保护作用，需要具有一定的厚度和物理强度，因此会具有较大的介电常数，从而会对其中的波束扫描天线阵列产生的电磁波产生较强的阻挡作用，而在应用本申请实施例中的天线组件后，可以提高电磁波在终端外壳的穿透率，从而改善了天线性能
本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种天线组件，其特征在于，包括：
介质板；
与所述介质板层叠设置的波束扫描天线阵列，所述波束扫描天线阵列包括多个天线单元；
贴附于所述介质板表面或设置于所述介质板内部的导体层，所述导体层包括天线镂空区域和围绕所述天线镂空区域的周边区域，所述周边区域由频率选择表面形成；
所述频率选择表面包括周期性排布的多个频率选择表面单元；
所述导体层还包括被所述天线镂空区域围绕的隔离单元，所述隔离单元用于提高所述多个天线单元之间的隔离度；
在垂直于所述介质板所在平面的方向上，所述多个天线单元在所述导体层上的正投影位于所述天线镂空区域内；
所述波束扫描天线阵列为2×2的天线单元阵列，在垂直于所述介质板所在平面的方向上，所述隔离单元的正投影位于四个所述天线单元的正投影之间。
2.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述隔离单元的结构与每个所述频率选择表面单元的结构相同。
3.根据权利要求2所述的天线组件，其特征在于，
每个所述频率选择表面单元的结构为具有圆形镂空的正方形金属片，在所述频率选择表面中，任意相邻的两个所述正方形金属片之间无缝隙。
4.根据权利要求3所述的天线组件，其特征在于，
所述天线镂空区域的外边缘为正方形。
5.根据权利要求4所述的天线组件，其特征在于，
所述隔离单元对应的正方形金属片边缘延伸方向和所述频率选择表面对应的正方形金属片的边缘延伸方向之间的夹角为45°。
6.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，
所述频率选择表面包括周期性排布的多个频率选择表面单元，且所述多个频率选择表面单元围绕所述天线镂空区域排布为四圈或四圈以上的结构。
7.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，
所述导体层贴附于所述介质板靠近所述波束扫描天线阵列一侧的表面。
8.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，
每个所述天线单元为毫米波双极化微带天线单元。
9.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，
每个所述天线单元在逐渐远离所述介质板的方向上依次包括：辐射贴片、寄生贴片、馈电网络和底层地板。
10.一种终端，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的天线组件。
11.根据权利要求10所述的终端，其特征在于，
所述天线组件的介质板为所述终端外壳的一部分。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116721608B (zh) * 2023-06-13 2024-03-08 云谷（固安）科技有限公司 反射面组件、显示面板和无线通信装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6218989B1 (en) * 1994-12-28 2001-04-17 Lucent Technologies, Inc. Miniature multi-branch patch antenna
WO2006133609A1 (fr) * 2005-06-13 2006-12-21 Comba Telecom Technology (Guangzhou) Ltd. Réseau d’antennes horizontales intelligent à séparation élevée
CN105322291A (zh) * 2014-07-24 2016-02-10 深圳光启创新技术有限公司 微带阵列天线
CN108717999A (zh) * 2018-04-25 2018-10-30 深圳三星通信技术研究有限公司 一种大阵列天线的隔离结构及天线

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6795021B2 (en) * 2002-03-01 2004-09-21 Massachusetts Institute Of Technology Tunable multi-band antenna array
US10236593B2 (en) * 2016-09-27 2019-03-19 Massachusetts Institute Of Technology Stacked patch antenna array with castellated substrate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6218989B1 (en) * 1994-12-28 2001-04-17 Lucent Technologies, Inc. Miniature multi-branch patch antenna
WO2006133609A1 (fr) * 2005-06-13 2006-12-21 Comba Telecom Technology (Guangzhou) Ltd. Réseau d’antennes horizontales intelligent à séparation élevée
CN105322291A (zh) * 2014-07-24 2016-02-10 深圳光启创新技术有限公司 微带阵列天线
CN108717999A (zh) * 2018-04-25 2018-10-30 深圳三星通信技术研究有限公司 一种大阵列天线的隔离结构及天线

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